基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的分析和實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門集中了嵌入式技術(shù),微電子技術(shù),傳感器技術(shù),分布式信息處理技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的交叉學(xué)科,也是當(dāng)前國際的熱點研究領(lǐng)域之一。它在軍事,民用,商用和其他領(lǐng)域內(nèi)都有著很廣闊的應(yīng)用前景和使用價值。作為一種新型的信息獲取系統(tǒng),無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以看作是互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實空間中的擴展,為信息交流帶來極大便利的同時,也擴展了人們獲取信息的能力。因此,對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究具有非常重要的意義。
　　 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)眾多的應(yīng)用當(dāng)中,定

2、位系統(tǒng)是最有價值的應(yīng)用之一。如何利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組建一套高精度,低成本的定位系統(tǒng)一直是近幾年來的研究熱點之一。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,國內(nèi)外對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的研究取得了十分可喜的進(jìn)展,也獲得了豐碩的成果。不但出現(xiàn)了很多先進(jìn)的算法幫助已有的系統(tǒng)改進(jìn)性能,也有不少實驗室和研究所提出了新的實驗平臺。但是,從總體上來說,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這個領(lǐng)域尚處于起步階段,有待于進(jìn)一步的推廣和普及。
　　 本文概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和特點

3、,并由此引出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位問題,給出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)的整體構(gòu)架。當(dāng)前的無線定位系統(tǒng)所采用的定位算法主要有基于測距的和無需測距的兩大類,本文著重研究了基于測距的定位算法。通過實驗對幾種測距算法進(jìn)行了比較和分析后,提出了“RSSI測距算法不適用于無線定位系統(tǒng)”的觀點,并選擇以TOA測距算法為基礎(chǔ),進(jìn)行了改進(jìn)。實驗數(shù)據(jù)表明,改進(jìn)后的TS-TOA算法在穩(wěn)定性,可靠性和精確性上均有較大的提高,并且降低了TOA算法對系統(tǒng)時鐘嚴(yán)

4、格同步的要求,同時也消除了時鐘漂移帶來的誤差。
　　 在此基礎(chǔ)之上,本文又構(gòu)建了一套可以實際應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng),采用2.4GHz和433MHz兩層網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)采集的分離,緩減了傳感器節(jié)點的通信負(fù)荷,消除了由此而產(chǎn)生的對網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的限制。此外,本文也提出了一種適用于普通規(guī)模系統(tǒng)的簡單高效的路由算法,保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸順暢,并采用了最大似然估計作為定位算法,用以計算產(chǎn)生最終的定位結(jié)果。